[其他]采用有效值取样技术的过流电路断路器

说明书

一种电子式过流电路中断器利用了一个数字处理器来进行电路电流的ＲＭＳ取样以便与诸被存贮的长时间和短时间的电流值以及在断路器跳闸以前的诸延迟时间进行比较。为了对数字处理器提供一个输出电流信号，使用了一种有磁芯的电流互感器。当检测到磁芯饱和时，这是在大电流时发生的情况，一个模似检测电路就中断ＲＭＳ取样而使数字处理器在断路器跳闸之前暂停一个最短的预选时间。

为了测定过流情况并在这种过流情况持续预定时间间隔就断开受保护的电路，目前可利用使用数字逻辑电路的电子式电路断路器。标题为《断路器和继电器保护单元》、申请日为1984年6月29日的第626，341号美国专利申请中描述了这样一种断路器，描述在这里以供参考。为了检测流过三相工业电力系统中的各相电流，可装配电流互感器。在任何给定时间由数字处理器对电流互感器的次级电流进行连续不断地取样，以确定三相中的每一相在任何给定时间的最大有效（RMS）电流。众所周知，在电路保护工业中，为中断电路所需的过流时间参数是根据整个电力系统所用的各种导线上的发热影响来整定的。长时间过流状态将导致电力母线发热，有时候，在电路切断前是允许这种过流状态存在的。短时间的过流状态是与电力母线之间电连接处的发热有关的。由于在这些连接处的所谓“接触电阻”会随着温度的升高而迅速增大，所以过流状态就应在较短的时间内切断。最终，一旦检测到短路故障，就应切断由短路故障所引起的高过流状况。这种过流的持续时间相对于电路开始切断前的长时间过流延迟和短时间过流延迟来说，是瞬时的。用来检测流过受保护电路的电流的电流互感器采用了会在高故障电流状况下饱和的磁心。虽然在电流互感器的磁心饱和后仍然可以精确地确定电流的峰值，但是精确的电流有效值确定所必需的被测的有效值电流会随着真实有效值电流继续增加而减小。因此为了确保精确的过流判定，在电流互感器的磁心已经发生饱和后，应由数字处理器来分析所检测到电流的峰值。由于根据电流峰值和有效值之间的数学关系，过流状态的峰值判定是关于实际电流有效值的一种近似方法，对于长时间和短时间的过流判定来说，峰值电流的确定并非很精确，且可能导致所谓的“多余”跳闸（“nuisance”tripping）。这种影响在1985年6月10日提交的题目为“倍频电路”的美国专利申请743，337中已作了描述。那项申请在本文中也作了介绍，以供参考，为了很好地描述有效值电流波形畸变时电容性和电感性电路元件的性质，应该研究那项申请，在低电流的长时间和短时间过流条件下采用峰值电流取样技术就会发生不准确的结果。有效值电流取样技术可在电流互感器磁芯未饱和时对被保护的电路发热影响提供一种极其准确的测定，而峰值电流取样技术可在电流互感器磁芯已经饱和时提供准确的发热影响指示值。

本发明的目的是要提供一种用于确定电流互感器磁芯饱和情况的发生的装置和用于在一个电子式电路断路器中指令数字处理器在启动电路中断程序之前暂停一个最短预定延迟时间的装置。

本发明包括一个电子式电路断路器，该断路器使用了用于检测被保护的电路中的电流的磁芯电流互感器以及一个用于确定过流情况的发生和在预定延迟时间以后中断流过电路的电流的数字处理器。该电路另外还包括用于确定电流互感器的磁芯饱和的开始和用于指令数字处理器在电路中断之前暂停一个最短预定的延迟时间的模拟电路装置。

图1是根据本发明的使用由一个数字信号处理器与电流互感器饱和检测电路组合在一起的电子式电路断路器的原理说明图。

图2是在图1的数字处理器中所用的时间-过流参数曲线的说明图。

图3是在图1的电流互感器饱和检测电路的原理说明图。

图4是图1所绘出的数字处理器中所使用的均方根取样算法的流程说明图。

图5是在图1所绘出的数字处理器中所使用的过流保护算法的流程说明图。

图6是在图4的流程说明所绘出的过流时间算法的流程说明图。